EP2718044A2 - Dispositif de vanne d'aspiration pour l'évacuation de gaz d'un moule - Google Patents

Dispositif de vanne d'aspiration pour l'évacuation de gaz d'un moule

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Publication number
EP2718044A2
EP2718044A2 EP12735014.8A EP12735014A EP2718044A2 EP 2718044 A2 EP2718044 A2 EP 2718044A2 EP 12735014 A EP12735014 A EP 12735014A EP 2718044 A2 EP2718044 A2 EP 2718044A2
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EP
European Patent Office
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valve
mold
suction
valve device
chamber
Prior art date
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Application number
EP12735014.8A
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German (de)
English (en)
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EP2718044B1 (fr
Inventor
René Bigger
Christophe Bagnoud
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VDS Vacuum Diecasting Service SA
Original Assignee
VDS Vacuum Diecasting Service SA
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Publication date
Application filed by VDS Vacuum Diecasting Service SA filed Critical VDS Vacuum Diecasting Service SA
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Publication of EP2718044A2 publication Critical patent/EP2718044A2/fr
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Publication of EP2718044B1 publication Critical patent/EP2718044B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/14—Machines with evacuated die cavity
    • B22D17/145—Venting means therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/14—Machines with evacuated die cavity

Definitions

  • the present invention relates to a suction valve device for evacuating gas from a mold, in particular a mold for casting under pressure of liquid metals, or for injecting a plastic material.
  • a differential valve for the evacuation of gas from a die casting mold of liquid metals is described in European Patent EP 936009.
  • the die casting of liquid metals makes it possible to manufacture molded parts of complex metal alloy form such as than alloys of aluminum, magnesium, zinc, zamak or other injection materials. It is important to inject the still liquid metal into the mold very quickly to ensure that the mold fills completely with a minimum of solidification of the metal caused by contact with the mold wall, also to ensure homogeneous properties after the solidification of the injected material.
  • the suction valve makes it possible to evacuate the air contained in the mold before and during the injection of the liquid material into the mold, the valve being connected to a vacuum tank to create a partial vacuum in the cavity by suctioning air out of the mold.
  • the valve Because of the injection speeds, the valve must be reactive and very accurate, while being reliable and economical. Due to a possible clogging of the valve and wear of certain parts during its use, it is desired to have a valve that keeps maintenance costs low and can be exchanged quickly for replacement or for cleaning.
  • Molds for the die casting of liquid metals comprising a valve device for gas evacuation are described for example in US Patents 4,691,755 and US 4,997,026.
  • the valve is disposed at the top of the mold, the axis of displacement of the piston of the valve being vertical and perpendicular to the axis of movement of the opening of the mold to extract the casting.
  • the axis of movement of the piston of the valve is parallel to the plane of separation (also called joint plane) of the two parts of the mold.
  • the valve device for gas evacuation is thus disposed above the two parts of the mold, these two parts being separable for extraction of the casting.
  • a disadvantage of this configuration is that the mold must have a device for raising the valve device to separate the two mold parts.
  • an object of the invention is to provide a gas evacuation valve device of a die casting mold or plastic injection mold, which is reliable and allows a controlled and rapid evacuation air and other gases in the mold.
  • a gas vent valve device of a die casting or plastic injection mold which is easy and economical to maintain and replace. It is advantageous to provide a suction valve device for a die-casting or injection mold which allows a quick and easy exchange of worn, fouled or damaged parts and which allows the easy cleaning of soiled parts by the circulation of the dirty gas during suction (lubricants, grease, combustion gas). In particular, it is advantageous to provide a valve device for a die casting or injection machine that reduces the downtime of the machine when replacing or servicing parts of the valve.
  • a suction valve device for a die casting or plastic injection machine, comprising a body with a valve chamber comprising a suction chamber and a pilot chamber, and a slide valve mounted in the valve chamber.
  • the sliding valve comprises a first part with a head of valve cooperating with a valve seat on the body for opening and closing the valve, and a second portion comprising a piston mounted in the control chamber, the control chamber being connected to fluidic control connections to exert a force on the piston to control the opening and closing of the valve.
  • the second valve part and the first valve part are aligned on the same axis in the direction of movement of the slide valve, transverse to the separation plane of the molds, the first and second parts of the slide valve being separable.
  • first and second portions of the slide valve are secured together by a detachable fastener.
  • first and second parts of the sliding valve are fixed together by being screwed to each other, for example by having a male thread on one part engaged in a female thread in the other part.
  • the valve device according to the invention reduces the downtime of the machine during maintenance of the valve, for example for cleaning or replacing the valve head, while increasing the reliability of the device. Indeed, by arranging the valve device so that the direction of movement of the piston is transverse to the separation plane of the molds, and having the valve valve separable valve head and configured to allow the head out of valve on the side of the mold face, we can quickly remove the valve head without intervening on the control chamber by performing very simple operations. Furthermore, with this configuration it also avoids having to move the valve device during the opening of the mold, thus avoiding the need for a cylinder or other system for moving the valve device.
  • valve device according to the invention being compact and inexpensive, the user will have the opportunity to obtain a spare valve device for rapid exchange during a maintenance operation.
  • the valve device according to the invention can be inserted into the mold at choice positions, unlike conventional molds as described in US 4,691, 755 and US 4,997,026 which must be disposed at the periphery of the mold.
  • the invention makes it possible to maximize the suction section for faster gas evacuation of large cavities, thanks to its control device which allows rapid and extremely safe closing even for a very large suction section.
  • the detachable fixing member comprises a pin inserted transversely into a bore passing through the first and second parts of the sliding valve.
  • the body comprises openings on either side of the sliding valve configured to allow the axial displacement of the pin during the opening respectively closing the valve.
  • the openings in the body may be closed by screws mounted in threaded holes in the body configured to arrange the end of the screws at a slight clearance from the ends of the pin to allow the pin to slide.
  • the fixing member comprises a screw, for example a screw aligned with a central axis in the sliding valve passing through one of the parts and engaging the other part with a thread.
  • the valve device may advantageously comprise a sleeve mounted in the chamber of the body, the sleeve defining a sliding guide and sliding surface, and the valve seat, the sleeve being removably mounted to the body.
  • the body comprises a first portion and a second portion, the first portion being removably mounted to the second portion, the first portion comprising a connection for connection to a vacuum generating system, and the second part including the control chamber.
  • the piston has an opening face with a larger surface than a closing face on the other side of the piston, configured to apply a differential pressure on the compensating piston at least in part to a pressure on the valve head during gas evacuation.
  • the valve head has a conical surface complementary to a conical surface of the valve seat.
  • valve head has a cylindrical surface complementary to a cylindrical surface in the valve seat.
  • a die casting system comprising a die casting machine with a valve device, and a vacuum generating system comprising a volume vacuum tank larger than a volume of gas vacuum from a mold mounted on the machine.
  • the vacuum generation system comprises at least one main valve for controlling the opening and closing of the connection between the reservoir and the valve device.
  • the vacuum generating system includes a plurality of main valves between the vacuum tank and the valve device, the main valves being controllable for delayed opening or closing to control the suction flow rate.
  • the vacuum generation system comprises a valve connected to the atmospheric pressure in order to reduce the flow rate of the suction during a first injection phase.
  • a method of casting under pressure of a liquid metal disposed in a tank connected by an outlet to a mold-shaped cavity comprises a first step of aspirating gas from the mold and the reservoir at a first speed and simultaneously reducing the volume in the chamber of the reservoir, and a second step of withdrawing gas at a second speed greater than the first speed when the volume of the chamber is smaller, and possibly a third gas suction step at a third speed greater than the second speed when the volume of the chamber is very small or when the liquid begins to be injected into the cavity of the mold.
  • the variation of the suction velocity can advantageously be controlled at least in part by the degree of opening of the valve of the valve device.
  • the variation of the suction speed can advantageously be controlled at least partially by a plurality of main valves of a vacuum generation system comprising a vacuum tank connected to said mold, the plurality of valves The main ones are arranged between the vacuum tank and the valve device and can be independently controlled for delayed opening or closing to control the suction flow rate.
  • the second suction step can be started when the liquid metal to be cast has not yet entered the mold cavity. If a third stage of gas aspiration is implemented, it can intervene when the volume filled with liquid metal in the chamber of the tank is very small or when the liquid begins to be injected into the mold cavity.
  • the increase of the suction speed can be achieved in three or more stages of speed variation by controlling the degree of opening of the valve of the valve device, and / or by controlling the opening of one or more several main valves of a vacuum generation system.
  • the variation of the suction speed can therefore also be controlled at least in part by a valve system connected to the reservoir of a vacuum generation system.
  • one or more suction sections of one or more outlet channels connecting the mold cavity with the valve device are configured to create a pressure drop at the gas flow rate as a function of the the volume of gas to be sucked in order to be able to use the valve device for a plurality of liquid volumes with volumes that can vary by an order of magnitude.
  • Fig. 1 is a schematic illustration of a die casting or plastic injection system according to one embodiment
  • Fig. 2a is a sectional view of a suction valve device according to a first embodiment with a cylindrical valve head and a cylindrical coupling with a pin with the piston;
  • Fig. 2b is a sectional view of a valve device according to one embodiment with a cylindrical valve head and a fork-shaped coupling with pin with the piston;
  • Fig. 2d is a sectional view along line 11-11 of FIG. 2c;
  • Fig. 3a is a sectional view of a valve device according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 3b is a sectional view of a valve device according to a variant of the embodiment of FIG. 3a;
  • Figs 4a-4d schematically illustrate die casting or plastic injection systems according to different variants:
  • FIG. 4a represents the variant illustrated in FIG. 1, wherein the die casting machine is connected to a vacuum tank by a main valve;
  • FIG. 4b illustrates a variant where the machine is connected to a vacuum tank without a main valve
  • FIG. 4c illustrates a variant where the machine is connected to a vacuum tank by a main valve, the tank being connected to the ambient air by a second valve;
  • Fig. 4d illustrates an alternative wherein the die casting machine is connected to a partial vacuum tank by a plurality of independently or sequentially controlled valves;
  • Fig. 4e illustrates a variant where the die casting machine is connected to a partial vacuum tank by two valves of different sizes controlled independently or sequentially.
  • a die casting or plastic injection system 1 comprises a die casting or injection machine 2, a vacuum generating system 6 and a gas suction valve device 4 mounted on the machine 2 and communicating with the vacuum generation system 6 through a gas discharge connection 24.
  • the vacuum generation system comprises a reservoir 14 forming a chamber with a volume greater than the volume of gas in the mold to be sucked, the chamber being connected to a vacuum pump (not shown) creating a partial vacuum in the tank.
  • the vacuum generating system may further comprise a main valve 16 which can be controlled to open and close the conduit interconnecting the valve device to the reservoir 14.
  • the vacuum generation system allows the air to be evacuated from the mold very quickly before and during the injection of a liquid material into the mold.
  • the die-casting or injection machine 2 comprises a reservoir 8 with a chamber 5 for containing the liquid material to be poured or injected 3, a mold 12 defining a cavity of shape 1 1 to form the casting, the cavity of form 1 1 being in communication with the valve device 4 disposed at the top of the mold on one of the parts of the mold.
  • the mold comprises at least two parts 12a, 12b separable in order to be able to remove the molded part.
  • the valve device is configured to be disposed on one of the parts 12a of the mold and is oriented so that the axis A of a sliding valve 20 of the device (defining the direction of movement of the slide valve) is transverse to the separation plan P of the molds.
  • the transverse direction is perpendicular to the separation plane P of the mold parts.
  • the transverse direction may however comprise an angle other than perpendicular (90 °) to the plane of separation P, for example an angle between 90 ° and 45 °, without departing from the scope of the invention.
  • the chamber 5 comprises an inlet 7 for filling the chamber 5 with the liquid 3, and an outlet 9 between the chamber 5 and the shaped cavity 11 for the passage of the liquid from the chamber 5 to the shaped cavity 11 during the step of casting or injection.
  • the reservoir 8 comprises a piston 10 for pushing the liquid 3 of the chamber 5 into the mold cavity 1 1.
  • the liquid material is a liquid metal such as an alloy of aluminum, magnesium or other injected metals, the machine being suitable for the die casting of metals.
  • Other materials such as plastics could also be injected by a method according to the invention, and it is also conceivable to replace the tank of liquid material 8 with other liquid supply systems.
  • the liquid material 3 is poured through the inlet 7 into the chamber 5 of the tank 8. Then the piston 10 advances to close the inlet 7. Then, the valve device is opened and the air contained in the mold cavity 1 1 is sucked by the vacuum generation system 6, the main valve 16 being at this moment also open, and simultaneously the piston 10 is advanced first to raise the level of liquid material 3 in the chamber 5 of the tank 8 and then to push the liquid 3 into the mold cavity 1 1.
  • the valve of the device 4 is closed just before the complete filling of the mold cavity 1 1, or when the liquid material is in one or more outlet channels 15 connecting the mold cavity 1 1 to the valve device 4, the shape cavity being preferably completely filled, the closing moment being configured to prevent liquid 3 injected into the mold reaches the height of the valve before closing. Indeed, the closing moment of the valve is configured to prevent injection liquid through the valve, which would have the effect of blocking the valve.
  • the combination of gas suction of the valve by the vacuum generation system on one side and the pressure exerted by the piston 10 in motion makes it possible to inject the liquid material 3 at a very high speed into the cavity of form 1 1 and to fill all the parts of the cavity 1 1 in a lapse of time of one order or two orders of magnitude of thousandths of a second.
  • the suction speed control is carried out by the valve device 4.
  • the vacuum generation system 6 does not include any valves and suction control is performed only by the valve device 4.
  • the vacuum generation system 6 further comprises an exhaust valve 17 which partially opens the duct between the main valve 16 and the vacuum tank 14 to the ambient air to increase the pressure and thus reduce the pressure. vacuum suction effect in the first injection phase.
  • the exhaust valve 17 is preferably smaller than the main valve 16, i.e., the exhaust valve has a diameter or flow section smaller than the flow diameter or section. of the main valve 16.
  • the tank 14 of the vacuum generation system is connected to the valve device 4 by two or three valves 16a, 16b, 16c or more which make it possible to increase the suction speed as a function of the number of open valves.
  • a single valve is for example open and then, when the piston is advanced enough to eliminate the unfilled volume in the tank 8, the second, see the third valves are open to increase the section of suction through the valves and increase the gas suction speed of the mold.
  • the vacuum tank 14 of the vacuum generating system is connected to the valve device 4 by two valves 16a, 16b of different sizes - a small valve 16a and a large valve 16b - which make it possible to increase the suction speed by function of the opening of the small valve 16a or the large valve 16b or both simultaneously.
  • the advantage of this system is its simplicity of control, since there are only two valves to be controlled, while allowing to optimize the slow and fast suction speeds by the dimensioning of the small valve 16a, respectively the large valve 16b.
  • the small valve 16a In the first suction phase, the small valve 16a is open and then, when the piston is advanced enough to partially eliminate the unfilled volume in the tank 8, the large valve 16b is open, to increase the suction section and increase the gas suction flow of the mold.
  • the large valve may advantageously have a diameter greater than 2.5 cm and the small valve a diameter less than 1, 6 cm and greater than 0.5 cm.
  • a combination of the embodiments of FIGS. 4c and 4e is possible, namely, the valve 17 connected to the atmospheric pressure is a small valve and the main valve 16 a large valve.
  • the suction section of the channel or outlet channels the mold connecting the cavity 1 1 with the valve device 4 may be varied to vary the resistance to gas suction and to limit the amount of metal in the falls.
  • a valve configured for large molds and extraction rates can be used, also for smaller molds by reducing the suction section of the channel or outlet channels of the mold.
  • the suction capacity of the valve device or the main valves can advantageously be reduced by the methods described above.
  • the valve device comprises a body 18 with a first portion 28 defining a first block, and a second portion 30 defining a second block, a sliding valve 20 mounted in a valve chamber 21 formed in the body 18 and a valve seat 22 , 22 'cooperating with a valve head 44, 44' of the sliding valve to close, respectively open, the valve.
  • the valve head 44 ' may have a conical surface complementary to a conical surface of the valve seat 22' as illustrated in Figures 2c to 3b, or the valve head 44 may have a cylindrical surface complementary to a cylindrical surface in the valve seat 22 as illustrated in Figures 2a, 2b.
  • the valve chamber 21 comprises a suction chamber 21b and a control chamber 21a.
  • the control chamber 21a is connected to fluidic control connections 26a, 26b, one connection 26a being for closing the valve and the other 26b for opening the valve.
  • the fluidic connections may in particular be connected to a pneumatic or hydraulic system that can vary the pressure in the connections 26a and 26b in order to advance and retract the sliding valve.
  • the suction chamber 21b is connected to the gas discharge connection 24 connected to the vacuum generation system 6.
  • valve head is separable from the valve piston in a manner to exit the valve head from the side of the separation plane P of the mold without intervening on the control chamber 21a.
  • a sleeve 32 may be inserted into a cavity in the body 18, the valve 20 being slidably mounted in the sleeve 32, the sleeve 32 also defining the valve seat 22, 22 '.
  • the sleeve 32 is advantageously removably mounted in the body 18 so that it can be replaced or cleaned in maintenance operations.
  • the sleeve can also be made of a different material to that of the body with optimal properties to decrease the frictional forces and improve the sealing of the valve seat 22.
  • the sleeve 32 which is subject to significant wear due to the movements repetitive of the sliding valve and in repeated contact with the liquid on the side of the valve head 44 can be exchanged at low cost and without exchanging the body 18.
  • the sleeve 32 can be held in the body by means of a circlip 46 or other removable fastening means such as screws.
  • the sliding valve comprises at least two separable parts, a first part 34 with a valve head 44, 44 'cooperating with the valve seat 22, 22', and a second part 35 comprising a piston 38 slidably mounted in the pilot chamber 21a of the valve chamber 21.
  • the first and second sliding valve portions are secured together with a releasable attachment means 36, 36 '.
  • the valve head is separable from the valve piston in a manner that allows the valve head to be pulled out from the face side of the mold part (separation plane side P) without intervening on the pilot chamber.
  • first and second parts of the sliding valve are fixed together by being screwed to each other, for example by having a male thread on a part engaged in a female thread in the other part.
  • This last variant can especially be used for small molds or for plastic injection molds.
  • the first portion 34 of the sliding valve 20 is removed from the side of the active face of the mold, that is to say the side of the separation plane P of the mold parts, when the mold is open.
  • the second block of the valve has a very long life, since it is completely separated from the suction chamber 21b and protected from any dirt from the liquid injected into the mold.
  • the second part of the sliding valve is also less subject to wear than the first valve part which slides in the sleeve and which engages the valve seat 22, 22 '.
  • the piston 38 is, in the illustrated example, in the form of a cylindrical disc slidably mounted in the control chamber 21a which comprises a valve opening side 41 communicating with the opening fluidic control connection 26b, and a side closing 43 communicating with the opening fluidic control connection 26a.
  • a fluid for example air for a pneumatic system, is injected into one or the other of the connections depending on the direction of movement desired to apply pressure on the opening side.
  • the pressure is differential insofar as the surface of the closing side face 42 is smaller than the surface of the opening side face 40 of the piston 38, the advantage being to be able to regulate the differential pressure more finely, in particular to better control the closure of the valve and increase the positioning stability of the sliding valve.
  • the differential pressure makes it possible in particular to compensate the pressure on the valve head 44, 44 'during the evacuation of gas.
  • a differential pressure is not desired, a non-differential variant as illustrated in FIG. 3b where the bearing surface of the opening and closing sides of the piston 38 is equivalent or substantially equivalent.
  • the control chamber 21a is separated from the suction chamber by a wall 48 mounted in the second body portion 30, an axis 50 of the second sliding valve portion passing through a passage in the wall 48 to interconnect the piston 38 to the first portion 34 of the sliding valve 20.
  • the clearance between the passage and the axis is very small in order to limit or eliminate a loss of pressure between the closing side of the control chamber 21a and the suction chamber 21b .
  • the axis 50 of the second sliding valve part is housed in a hole or fork corresponding to the rear of the first valve part, the fixing member in the embodiments of Figures 2a-2d being in the form of a pin 36 passing through a bore in the first portion and in the second valve portion.
  • the body may comprise apertures 52 on either side configured with an axial length A1 to allow axial movement of the pin 36 from an open position to a closed position of the valve.
  • the openings 52 may be closed by flat-bottomed screws mounted in screw holes in the body on either side of the pin and leaving a slight clearance with the ends of the pin to allow its movement.
  • the two screws are removed on either side and the pin 36 is pushed on one side so that it can come out of the other side and then simply remove the first part of the valve axially. valve.
  • the first valve part can therefore be separated very easily and very quickly, the pin nevertheless ensuring a very robust and rigid connection between the first and second valve parts.
  • the first portion 28 of the body 18 can be separated from the second portion 30 by loosening screws 56 and removing the pin 36 as described above, the separation to remove the sleeve 32 is therefore also very simple and fast.
  • the body has no opening on either side of the sliding valve, the pin being thus retained by the seat of the valve, or by an O-ring placed in a groove made in the valve. the position of the pin.
  • the first and second sliding valve portions are secured together by means of a screw 36 'extending axially from the rear of the slide valve. If rear access is difficult or not desired, it is also possible to have a central screw which is inserted from the side of the valve head 44 engaging a thread into the second portion 35 of the sliding valve.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Dispositif de vanne pour machine de coulée ou d'injection sous pression, comprenant un corps (18) avec une chambre de vanne (21 ) comprenant une chambre d'aspiration et un chambre de pilotage, et une vanne coulissante (20) montée dans la chambre de vanne, la vanne coulissante comprenant une première partie (34) avec une tête de vanne (44) coopérant avec un siège de vanne (22) sur le corps pour l'ouverture et la fermeture de la vanne, et une deuxième partie (35) comprenant un piston (38) monté dans la chambre de pilotage (21 a), la chambre de pilotage étant connectée à des connexions de commande fluidiques (26a, 26b) pour exercer une pression sur le piston (38) pour commander l'ouverture et la fermeture de la vanne. La deuxième partie de vanne et la première partie de vanne sont alignées sur un même axe dans la direction de déplacement de la vanne coulissante, les première et deuxième parties de la vanne coulissante étant séparables et fixées ensemble par un membre de fixation démontable (36, 36').

Description

Dispositif de vanne d'aspiration pour l'évacuation de gaz d'un moule
La présente invention concerne un dispositif de vanne d'aspiration pour l'évacuation de gaz d'un moule, notamment d'un moule pour la coulée sous pression de métaux liquides, ou pour l'injection d'une matière plastique.
Une vanne différentielle pour l'évacuation de gaz d'un moule de coulée sous pression de métaux liquides est décrite dans le brevet européen EP 936009. La coulée sous pression de métaux liquides permet de fabriquer des pièces moulées de forme complexe en alliage de métaux tels que les alliages d'aluminium, de magnésium, de zinc, de zamak ou encore d'autres matériaux d'injection. Il est important d'injecter le métal encore liquide dans le moule très rapidement afin d'assurer que le moule se remplisse entièrement avec un minimum de solidification du métal causée par le contact avec la paroi du moule, aussi pour assurer des propriétés homogènes après la solidification du matériau injecté. La vanne d'aspiration permet d'évacuer l'air contenu dans le moule avant et lors de l'injection du matériau liquide dans le moule, la vanne étant connectée à un réservoir de vide pour créer un vide partiel dans l'empreinte en aspirant l'air hors du moule. En raison des vitesses d'injection, la vanne doit être réactive et très précise, tout en étant fiable et économe. En raison d'un possible encrassement de la vanne et de l'usure de certaines parties lors de son utilisation, il est désiré d'avoir une vanne qui permet de garder les frais de maintenance bas et qui peut être échangé rapidement pour son remplacement ou pour son nettoyage.
Des moules pour la coulée sous pression de métaux liquides comprenant un dispositif de vanne pour l'évacuation de gaz sont décrits par exemple dans les brevets US 4,691 ,755 et US 4,997,026. Dans ces dispositifs, la vanne est disposée en haut du moule, l'axe de déplacement du piston de la vanne étant vertical et perpendiculaire à l'axe de déplacement de l'ouverture du moule pour extraire la pièce coulée. Dit autrement, l'axe de déplacement du piston de la vanne est parallèle au plan de séparation (aussi appelé plan de joint) des deux parties du moule. Le dispositif de vanne pour l'évacuation de gaz est disposé donc au dessus des deux parties du moule, ces deux parties étant séparables pour l'extraction de la pièce coulée. Un désavantage de cette configuration est que le moule doit disposer d'un dispositif pour remonter le dispositif de vanne afin de séparer les deux parties de moule. Par ailleurs, pour effectuer des opérations de nettoyage ou de remplacement des pièces de la vanne, notamment le piston, la tête de vanne et le siège de vanne, on intervient sur la partie arrière du dispositif, c'est-à-dire l'extrémité opposée à la tête de vanne, pour démonter la vanne. Cela conduit à effectuer un démontage en traversant la chambre de pilotage. Un démontage au niveau de la chambre de pilotage, compte tenu des joints et des tolérances, rend les procédures de maintenance longues et complexes, augmentant fortement les coûts d'opération compte tenu du fait que pendant la maintenance et la réparation des vannes, la machine est à l'arrêt. Le temps d'arrêt d'une machine a un impact important sur les coûts de fabrication des pièces. Dans les solutions conventionnelles telles que décrites dans US 4,691 ,755 et US 4.997,026 l'orientation de l'axe du piston de la vanne, parallèle au plan de séparation des deux parties du moule, a également l'inconvénient de nécessiter un vérin pour remonter le dispositif de vanne lors de l'ouverture du moule, ce vérin étant coûteux à maintenir et réduisant la fiabilité de la machine.
En raison des différents objets à mouler et donc des différents volumes et types de moules qui peuvent être installés sur la machine, un contrôle variable et fin de l'aspiration en fonction des données d'injection et du volume de gaz dans le moule serait avantageux. En vue de ce qui précède, un objet de l'invention est de fournir un dispositif de vanne d'évacuation de gaz d'un moule de coulée sous pression ou d'injection plastique, qui est fiable et qui permet une évacuation contrôlée et rapide de l'air et d'autres gaz dans le moule.
Il est avantageux de fournir un dispositif de vanne d'évacuation de gaz d'un moule de coulée sous pression ou d'injection plastique qui est facile et économe à entretenir et à remplacer. II est avantageux de fournir un dispositif de vanne d'aspiration pour un moule de coulée sous pression ou d'injection qui permet une échange rapide et aisée des parties usées, encrassées ou endommagées et qui permet le nettoyage aisé des pièces salies par la circulation du gaz souillé lors de l'aspiration (lubrifiants, graisses, gaz de combustion). Notamment, il est avantageux de fournir un dispositif de vanne pour une machine de coulée sous pression ou d'injection qui permet de réduire le temps d'arrêt de la machine lors du remplacement ou de l'entretien de parties la vanne.
Il est avantageux de fournir une vanne pour l'évacuation de gaz d'un moule de coulée sous pression ou d'injection qui peut être finement contrôlée pour varier le taux d'aspiration de gaz avant et pendant l'injection d'un matériau liquide, notamment entre le début de l'injection et la fin de l'injection.
Des objets de l'invention sont réalisés par le dispositif de vanne d'aspiration selon la revendication 1 .
Dans la présente invention, on décrit un dispositif de vanne d'aspiration pour machine de coulée sous pression ou d'injection plastique, comprenant un corps avec une chambre de vanne comprenant une chambre d'aspiration et une chambre de pilotage, et une vanne coulissante montée dans la chambre de vanne. La vanne coulissante comprend une première partie avec une tête de vanne coopérant avec un siège de vanne sur le corps pour l'ouverture et la fermeture de la vanne, et une deuxième partie comprenant un piston monté dans la chambre de pilotage, la chambre de pilotage étant connectée à des connexions de commande fluidiques pour exercer une force sur le piston pour commander l'ouverture et la fermeture de la vanne. La deuxième partie de vanne et la première partie de vanne sont alignées sur un même axe dans la direction de déplacement de la vanne coulissante, transversale au plan de séparation des moules, les première et deuxième parties de la vanne coulissante étant séparables. Dans des formes d'exécutions avantageuses, les première et deuxième parties de la vanne coulissante sont fixées ensemble par un membre de fixation démontable. Dans une autre variante, les première et deuxième parties de la vanne coulissante sont fixées ensemble en étant vissées l'une à l'autre, par exemple en ayant un filetage mâle sur une partie engagé dans un filetage femelle dans l'autre partie.
Le dispositif de vanne selon l'invention permet de réduire le temps d'arrêt de la machine lors de la maintenance de la vanne, par exemple pour le nettoyage ou le remplacement de la tête de vanne, tout en augmentant la fiabilité du dispositif. En effet, en disposant le dispositif de vanne de sorte à ce que la direction de déplacement du piston soit transversale au plan de séparation des moules, et en ayant la tête de vanne séparable du piston de vanne et configuré pour permettre de sortir la tête de vanne du côté de la face du moule, on peut rapidement enlever la tête de vanne sans intervenir sur la chambre de pilotage en effectuant des opérations très simples. Par ailleurs, avec cette configuration on évite également de devoir déplacer le dispositif de vanne lors de l'ouverture du moule, évitant ainsi la nécessité d'avoir un vérin ou autre système pour le déplacement du dispositif de vanne.
En outre, le dispositif de vanne selon l'invention étant peu encombrant et peu onéreux, l'utilisateur aura la possibilité de se procurer un dispositif de vanne de réserve pour un échange rapide lors d'une opération de maintenance. Le dispositif de vanne selon l'invention peut être inséré dans le moule à des positions à choix, contrairement à des moules conventionnels tels que décrits dans US 4,691 ,755 et US 4.997,026 qui doivent être disposés en périphérie du moule.
L'invention permet de maximiser la section d'aspiration pour une évacuation de gaz plus rapide des grosses empreintes, ceci grâce à son dispositif de pilotage qui permet une fermeture rapide et extrêmement sûre même pour une section d'aspiration très importante.
Dans une première forme d'exécution avantageuse, le membre de fixation démontable comprend une goupille insérée transversalement dans un alésage traversant les première et deuxième parties de la vanne coulissante. Le corps comprend des ouvertures de part et d'autre de la vanne coulissante configurées pour permettre le déplacement axial de la goupille lors de l'ouverture respectivement de la fermeture de la vanne. Les ouvertures dans le corps peuvent être fermées par des vis montées dans des trous filetés dans le corps configurés pour disposer l'extrémité des vis à un léger jeu des extrémités de la goupille pour permettre le glissement de la goupille.
Dans une deuxième forme d'exécution, le membre de fixation comprend une vis, par exemple une vis alignée avec un axe central dans la vanne coulissante traversant l'une des parties et engageant l'autre partie avec un filetage.
Le dispositif de vanne peut avantageusement comprendre un manchon monté dans la chambre du corps, le manchon définissant une surface de guidage et de glissement de la vanne coulissante, ainsi que le siège de vanne, le manchon étant monté de manière démontable au corps. Selon une forme d'exécution avantageuse, le corps comprend une première partie et une deuxième partie, la première partie étant montée de manière démontable à la deuxième partie, la première partie comprenant une connexion pour connexion à un système de génération de vide, et la deuxième partie comprenant la chambre de pilotage.
Dans une forme d'exécution avantageuse, le piston a une face d'ouverture avec une surface plus grande qu'une face de fermeture de l'autre côté du piston, configurée pour appliquer une pression différentielle sur le piston compensant au moins en partie une pression sur la tête de vanne lors de l'évacuation de gaz.
Dans une forme d'exécution, la tête de vanne a une surface conique complémentaire à une surface conique du siège de vanne.
Dans une autre forme d'exécution, la tête de vanne a une surface cylindrique complémentaire à une surface cylindrique dans le siège de vanne.
Dans la présent invention, on décrit aussi un système de coulée sous pression comprenant une machine de coulée sous pression avec un dispositif de vanne, et un système de génération de vide comprenant un réservoir de vide de volume plus grand qu'un volume de gaz à aspirer d'un moule monté sur la machine. Selon une forme d'exécution, le système de génération de vide comprend au moins une vanne principale pour commander l'ouverture et la fermeture de la connexion entre le réservoir et le dispositif de vanne. Dans une variante, le système de génération de vide comprend une pluralité de vannes principales entre le réservoir de vide et le dispositif de vanne, les vannes principales pouvant être commandées pour une ouverture ou fermeture différée afin de contrôler le débit d'aspiration. Dans une autre forme d'exécution, le système de génération de vide comprend une vanne connectée à la pression atmosphérique afin de diminuer le débit de l'aspiration lors d'une première phase d'injection.
Dans la présente invention, on décrit aussi un procédé de coulée sous pression d'un métal liquide disposé dans réservoir connecté par une sortie à une cavité de forme d'un moule. Le procédé comprend une première étape d'aspiration de gaz du moule et du réservoir à une première vitesse et simultanément une réduction du volume dans la chambre du réservoir, et une deuxième étape d'aspiration de gaz à une deuxième vitesse plus grande que la première vitesse lorsque le volume de la chambre est plus réduit, et éventuellement une troisième étape d'aspiration de gaz à une troisième vitesse plus grande que la deuxième vitesse lorsque le volume de la chambre est très réduit ou lorsque le liquide commence à être injecté dans la cavité du moule.
Dans une forme d'exécution, la variation de la vitesse d'aspiration peut avantageusement être contrôlée au moins partiellement par le degré d'ouverture de la vanne du dispositif de vanne.
Dans une autre forme d'exécution, la variation de la vitesse d'aspiration peut avantageusement être contrôlée au moins partiellement par une pluralité de vannes principales d'un système de génération de vide comprenant un réservoir de vide connecté audit moule, la pluralité de vannes principales étant disposées entre le réservoir de vide et le dispositif de vanne et pouvant être commandées indépendamment pour une ouverture ou fermeture différée afin de contrôler le débit d'aspiration.
La deuxième étape d'aspiration peut être commencée lorsque le métal liquide à couler n'est pas encore entré dans la cavité du moule. Si l'on implémente une troisième étape d'aspiration de gaz, elle peut intervenir lorsque le volume non- rempli de métal liquide dans la chambre du réservoir est très réduit ou lorsque le liquide commence à être injecté dans la cavité du moule. L'augmentation de la vitesse d'aspiration peut être réalisée en trois ou plus de trois étapes de variation de vitesse en contrôlant le degré d'ouverture de la vanne du dispositif de vanne, et/ou en contrôlant l'ouverture d'une ou plusieurs vannes principales d'un système de génération de vide. La variation de la vitesse d'aspiration peut donc aussi être contrôlée au moins en partie par un système de vanne connecté au réservoir d'un système de génération de vide. Dans un aspect avantageux de l'invention, une ou plusieurs sections d'aspiration d'un ou de plusieurs canaux de sortie reliant la cavité du moule avec le dispositif de vanne sont configurés pour créer une perte de charge au débit de gaz en fonction du volume de gaz à aspirer afin de pouvoir employer le dispositif de vanne pour une pluralité de volumes de liquides avec des volumes pouvant varier sur un ordre de grandeur.
D'autres objets et aspects avantageux de l'invention ressortiront des revendications, de la description détaillée de formes d'exécutions ci-après, et des dessins annexés, dans lesquels :
La Fig. 1 est une illustration schématique d'un système de coulée sous pression ou d'injection plastique selon une forme d'exécution ;
La Fig. 2a est une vue en coupe d'un dispositif de vanne d'aspiration selon une première forme d'exécution avec tête de vanne cylindrique et un accouplement cylindrique avec goupille avec le piston ;
La Fig. 2b est une vue en coupe d'un dispositif de vanne selon une forme d'exécution avec tête de vanne cylindrique et un accouplement en forme de fourchette avec goupille avec le piston; La Fig. 2d est une vue en coupe selon la ligne 11-11 de la Fig. 2c ;
La Fig. 3a est une vue en coupe d'un dispositif de vanne selon une deuxième forme d'exécution de l'invention ;
La Fig. 3b est une vue en coupe d'un dispositif de vanne selon une variante de la forme d'exécution de la Fig. 3a ;
Les Figs 4a-4d illustrent schématiquement des systèmes de coulée sous pression ou d'injection plastique selon différentes variantes :
la Fig. 4a représente la variante illustrée dans la Fig. 1 , où la machine de coulée sous pression est connectée à un réservoir de vide par une vanne principale ;
la Fig. 4b illustre une variante où la machine est connectée à un réservoir de vide sans vanne principale ;
la Fig. 4c illustre une variante où la machine est connectée à un réservoir de vide par une vanne principale, le réservoir étant connecté à l'air ambiant par une deuxième vanne ;
La Fig. 4d illustre une variante où la machine de coulée sous pression est connectée à un réservoir sous vide partiel par une pluralité de vannes contrôlées indépendamment ou séquentiellement ; et
La Fig. 4e illustre une variante où la machine de coulée sous pression est connectée à un réservoir sous vide partiel par deux vannes de tailles différentes contrôlées indépendamment ou séquentiellement.
Faisant tout d'abord référence à la Fig. 1 , un système de coulée sous pression ou d'injection plastique 1 comprend une machine de coulée sous pression ou d'injection 2, un système de génération de vide 6 et un dispositif de vanne d'aspiration de gaz 4 monté sur la machine 2 et communiquant avec le système de génération de vide 6 par une connexion d'évacuation de gaz 24. Le système de génération de vide comprend un réservoir 14 formant une chambre avec un volume plus grand que le volume de gaz dans le moule à aspirer, la chambre étant connectée à une pompe à vide (non-illustrée) créant un vide partiel dans le réservoir. Le système de génération de vide peut en outre comprendre une vanne principale 16 qui peut être commandée pour ouvrir et fermer le conduit interconnectant le dispositif de vanne au réservoir 14. Le système de génération de vide permet d'évacuer l'air du moule très rapidement avant et lors de l'injection d'un matériau liquide dans le moule.
La machine de coulée sous pression ou d'injection 2 comprend un réservoir 8 avec une chambre 5 pour contenir le matériau liquide à couler ou à injecter 3, un moule 12 définissant une cavité de forme 1 1 pour former la pièce à couler, la cavité de forme 1 1 étant en communication avec le dispositif de vanne 4 disposé en haut du moule sur une des parties du moule. Le moule comprend au moins deux parties 12a, 12b séparables afin de pouvoir enlever la pièce moulée. Le dispositif de vanne est configuré pour être disposé sur une des parties 12a du moule et est orienté de sorte à ce que l'axe A d'une vanne coulissante 20 du dispositif (définissant la direction de déplacement de la vanne coulissante) soit transversale au plan de séparation P des moules. Dans une forme d'exécution préférée, la direction transversale est perpendiculaire au plan de séparation P des parties de moule. La direction transversale peut toutefois comprendre un angle autre que perpendiculaire (90°) au plan de séparation P, par exemple un angle se situant entre 90° et 45°, sans sortir du cadre de l'invention. La chambre 5 comprend une entrée 7 pour remplir la chambre 5 du liquide 3, et une sortie 9 entre la chambre 5 et la cavité de forme 1 1 pour le passage du liquide de la chambre 5 à la cavité de forme 1 1 pendant l'étape de coulée ou d'injection. Le réservoir 8 comprend un piston 10 pour pousser le liquide 3 de la chambre 5 dans la cavité de forme 1 1 du moule. Dans certaines applications, le matériau liquide est un métal liquide tel qu'un alliage d'aluminium, de magnésium ou encore d'autres métaux injectés, la machine étant adaptée à la coulée sous pression de métaux. D'autres matériaux tels que des plastiques pourraient également être injectés par un procédé selon l'invention, et il est également envisageable de remplacer le réservoir de matériau liquide 8 par d'autres systèmes d'alimentation de liquides.
Dans un procédé de coulée sous pression, le matériau liquide 3 est versé par l'entrée 7 dans la chambre 5 du réservoir 8. Ensuite le piston 10 avance pour fermer l'entrée 7. Ensuite, le dispositif de vanne est ouvert et l'air contenu dans la cavité de forme 1 1 du moule est aspiré par le système de génération de vide 6, la vanne principale 16 étant en ce moment également ouverte, et simultanément le piston 10 est avancé d'abord pour élever le niveau de matériel liquide 3 dans la chambre 5 du réservoir 8 puis pour pousser le liquide 3 dans la cavité de forme 1 1 du moule. La vanne du dispositif 4 est fermée juste avant le remplissage complet de la cavité de forme 1 1 du moule, ou lorsque le matériel liquide est dans un ou plusieurs canaux de sortie 15 reliant la cavité de forme 1 1 au dispositif de vanne 4, la cavité de forme étant de préférence complètement remplie, le moment de fermeture étant configuré pour éviter que du liquide 3 injecté dans le moule arrive à la hauteur de la vanne avant sa fermeture. En effet, le moment de fermeture de la vanne est configuré pour éviter que du liquide d'injection traverse la vanne, ce qui aurait pour effet de bloquer la vanne. La combinaison d'aspiration de gaz de la vanne par le système de génération de vide d'un côté et la pression exercée par le piston 10 en mouvement permet d'injecter le matériau liquide 3 à très grande vitesse dans la cavité de forme 1 1 et de remplir toutes les parties de la cavité 1 1 dans un laps de temps d'un ordre ou de deux ordres de grandeur de millièmes de secondes. Cela permet d'assurer qu'il n'y ait que très peu de solidification de matériau liquide injecté avant le remplissage complet du moule, toute en ayant un moule permettant le refroidissement rapide de l'objet moulé. Toutefois, dans une première phase d'aspiration et d'avancement du piston 10, il y a un avantage à maîtriser et notamment à ralentir l'aspiration avant que le matériau liquide 3 commence à traverser la sortie 9 pour entrer dans la cavité de forme 1 1 du moule, c'est-à-dire plus précisément dès le moment où le piston 10 à fermé l'entrée 7 et jusqu'au moment où le volume dans la chambre 5 est réduit pour que le liquide d'injection 3 remplisse ce volume entièrement. En effet, au début de la procédure d'injection, la chambre 5 n'est pas entièrement remplie de liquide 3. L'avancement du piston 10 réduit le volume disponible jusqu'à ce que le volume non rempli soit éliminé. Dans cette première phase d'injection de coulée sous pression, il y a un avantage à aspirer plus lentement que dans la deuxième phase de remplissage de la cavité de forme 1 1 afin de ne pas générer une perturbation excessive dans le liquide 3 contenu dans le réservoir 8 dans le cas où l'étanchéité entre le piston 10 et la chambre 5 n'est pas assurée. La variation de vitesse d'aspiration peut - dans un premier temps lentement et dans un deuxième temps plus rapidement - être contrôlée soit par le dispositif de vanne 4, soit par une addition de vannes supplémentaires à la vanne principale 16 du système de génération du vide 6, soit par une combinaison des deux.
Dans la variante selon les Figs 1 et 4a, le contrôle de vitesse d'aspiration est effectué par le dispositif de vanne 4. Dans la variante de la Fig. 4b, le système de génération de vide 6 ne comprend aucune vanne et le contrôle de l'aspiration est effectué uniquement par le dispositif de vanne 4. Dans le système illustré dans la Fig. 4c, le système de génération de vide 6 comprend en outre une vanne d'échappement 17 qui permet d'ouvrir partiellement le conduit entre la vanne principale 16 et le réservoir de vide 14 à l'air ambiant pour augmenter la pression et donc diminuer l'effet d'aspiration sous vide dans la première phase d'injection. La vanne d'échappement 17 est de préférence plus petite que la vanne principale 16, à savoir, la vanne d'échappement a un diamètre ou la section de débit plus petit que le diamètre ou la section de débit de la vanne principale 16. Lorsque la vanne d'échappement 17 est fermée une fois que le piston 10 aurait avancé pour éliminer le volume non rempli dans la chambre 5 du réservoir de liquide 8, la fuite crée par la vanne d'échappement 17 est supprimée et la vitesse d'aspiration de gaz du moule est augmentée.
Selon la variante illustrée dans la Fig. 4d, le réservoir 14 du système de génération de vide est connecté au dispositif de vanne 4 par deux ou trois vannes 16a, 16b, 16c ou plus qui permettent d'augmenter la vitesse d'aspiration en fonction du nombre de vannes ouvertes. Dans la première phase d'aspiration, une seule vanne est par exemple ouverte et ensuite, lorsque le piston est suffisamment avancé pour éliminer le volume non rempli dans le réservoir 8, la deuxième, voir la troisième vannes sont ouvertes pour augmenter la section d'aspiration à travers les vannes et augmenter la vitesse d'aspiration de gaz du moule.
Selon la variante illustrée dans la Fig. 4e, le réservoir de vide 14 du système de génération de vide est connecté au dispositif de vanne 4 par deux vannes 16a, 16b de tailles différentes - une petite vanne16a et une grande vanne 16b - qui permettent d'augmenter la vitesse d'aspiration en fonction de l'ouverture de la petite vanne 16a ou de la grande vanne 16b ou des deux simultanément. L'avantage de ce système est sa simplicité de commande, puisqu'il n'y a que deux vannes à commander, tout en permettant d'optimiser les vitesses d'aspiration lente et rapide par le dimensionnement de la petite vanne 16a, respectivement de la grande vanne 16b. Dans la première phase d'aspiration, la petite vanne 16a est ouverte et ensuite, lorsque le piston est suffisamment avancé pour éliminer partiellement le volume non rempli dans le réservoir 8, la grande vanne 16b est ouverte, pour augmenter la section d'aspiration et augmenter le débit d'aspiration de gaz du moule. Dans une forme d'exécution avantageuse pour des applications industrielles courantes, la grande vanne peut avantageusement avoir un diamètre supérieur à 2,5cm et la petite vanne un diamètre inférieur à 1 ,6cm et supérieur à 0,5cm. Selon une variante, une combinaison des formes d'exécution des figures 4c et 4e est possible, à savoir, la vanne 17 connecté à la pression atmosphérique est une petite vanne et la vanne principale 16 une grande vanne.
Faisant référence à la figure 1 , en fonction du volume du liquide à injecter, et aussi pour pouvoir employer le même dispositif de vanne avec plusieurs tailles de moules ou de machines à couler, la section d'aspiration du canal ou des canaux de sortie 15 du moule reliant la cavité 1 1 avec le dispositif de vanne 4 peut-être variée pour varier la résistance à l'aspiration de gaz et pour limiter la quantité de métal dans les chutes. On peut donc utiliser une vanne configurée pour des grands moules et des grands taux d'extraction, aussi pour des moules plus petits en réduisant la section d'aspiration du canal ou des canaux de sortie 15 du moule. Par exemple en coulée sous pression, il est possible d'employer le même dispositif de vanne pour des volumes de moules pouvant varier de 1 litre jusqu'à 50 litres. Il s'agit d'une très large extension du domaine d'application possible pour un dispositif de vanne avec l'avantage de permettre des économies substantielles de matériel et en temps et frais d'installation. Dans le cas de petits et moyens volumes de moules, la capacité de l'aspiration du dispositif de vanne ou des vannes principales pourra avantageusement être réduit par les méthodes décrites précédemment.
Faisant maintenant référence aux Fig. 2a à 3b, un dispositif de vanne selon des formes d'exécution de l'invention sont illustrés. Le dispositif de vanne comprend un corps 18 avec une première partie 28 définissant un premier bloc, et une deuxième partie 30 définissant un deuxième bloc, une vanne coulissante 20 montée dans une chambre de vanne 21 formée dans le corps 18 et un siège de vanne 22, 22' coopérant avec une tête de vanne 44, 44' de la vanne coulissante pour fermer, respectivement ouvrir, la vanne. La tête de vanne 44' peut avoir une surface conique complémentaire à une surface conique du siège de vanne 22' telle qu'illustrée dans les figures 2c à 3b, ou la tête de vanne 44 peut avoir une surface cylindrique complémentaire à une surface cylindrique dans le siège de vanne 22 telle qu'illustrée dans les figures 2a, 2b.
La chambre de vanne 21 comprend une chambre d'aspiration 21 b et une chambre de pilotage 21 a. La chambre de pilotage 21 a est connectée à des connexions de commande fluidique 26a, 26b, une connexion 26a étant pour la fermeture de la vanne et l'autre 26b pour l'ouverture de la vanne. Les connexions fluidiques peuvent notamment être connectées à un système pneumatique ou hydraulique pouvant varier la pression dans les connexions 26a et 26b afin d'avancer et de reculer la vanne coulissante. La chambre d'aspiration 21 b est connectée à la connexion d'évacuation de gaz 24 reliée au système de génération de vide 6.
La tête de vanne est séparable du piston de vanne d'une manière permettant de sortir la tête de vanne du côté du plan de séparation P du moule sans intervenir sur la chambre de pilotage 21 a.
Un manchon 32 peut être inséré dans une cavité dans le corps 18, la vanne 20 étant montée de manière coulissante dans le manchon 32, le manchon 32 définissant également le siège de vanne 22, 22'. Le manchon 32 est avantageusement monté de manière démontable dans le corps 18 afin de pouvoir être remplacé ou nettoyé dans des opérations d'entretien. Par ailleurs, le manchon peut également être fait de matériau différent à celui du corps avec des propriétés optimales pour diminuer les forces de frottement et améliorer la fermeture hermétique du siège de vanne 22. Le manchon 32 qui est soumis à une usure importante due aux mouvements répétitifs de la vanne coulissante et au contact répété avec le liquide du côté de la tête de vanne 44 peut être échangé à bas coût et sans échanger le corps 18. Le manchon 32 peut être tenu dans le corps au moyen d'un circlip 46 ou autres moyens de fixation démontables tels que des vis.
Avantageusement, la vanne coulissante comprend au moins deux parties séparables, une première partie 34 avec une tête de vanne 44, 44' coopérant avec le siège de vanne 22, 22', et une deuxième partie 35 comprenant un piston 38 monté de manière coulissante dans la chambre de pilotage 21 a de la chambre de vanne 21 . Dans les formes d'exécution illustrées, les première et deuxième parties de vanne coulissante sont fixées ensemble avec un moyen de fixation démontable 36, 36'. La tête de vanne est séparable du piston de vanne d'une manière permettant de sortir la tête de vanne du côté de la face de la partie du moule (côté plan de séparation P) sans intervenir sur la chambre de pilotage. II est toutefois aussi possible, dans une autre variante (non-illustrée), que les première et deuxième parties de la vanne coulissante sont fixées ensemble en étant vissées l'une à l'autre, par exemple en ayant un filetage mâle sur une partie engagé dans un filetage femelle dans l'autre partie. Cette dernière variante peut surtout être utilisée pour des petits moules ou pour des moules d'injection plastique.
On peut donc séparer la première partie 34 de la vanne coulissante 20 de la deuxième partie 35, pour remplacer la première partie, ou pour la nettoyer ou la réparer, en laissant la deuxième partie 35 de la vanne dans la deuxième partie 30 du corps 18, sans démontage à travers la chambre de pilotage 21 a. La première partie de vanne coulissante est enlevée du côté de la face active du moule, c'est-à-dire du côté du plan de séparation P des parties du moule, lorsque le moule est ouvert. Le deuxième bloc de la vanne a une durée de vie très élevée, puisqu'il est complètement séparé de la chambre d'aspiration 21 b et protégé d'éventuelles saletés provenant du liquide injecté dans le moule. La deuxième partie de la vanne coulissante est aussi moins soumise à l'usure que la première partie de vanne qui coulisse dans le manchon et qui engage le siège de vanne 22, 22'.
En enlevant le moyen de fixation 36, 36', on peut donc séparer la première partie de vanne coulissante de la deuxième partie lors du démontage des premier et deuxièmes blocs 28, 30 du corps pour rapidement et facilement échanger la première partie de vanne et/ou le manchon 32 en cas d'usure ou de dommage. Le piston 38 est, dans l'exemple illustré, sous forme d'un disque cylindrique monté coulissant dans la chambre de pilotage 21 a qui comprend un côté ouverture de vanne 41 communiquant avec la connexion de commande fluidique d'ouverture 26b, et un côté fermeture 43 communiquant avec la connexion de commande fluidique d'ouverture 26a. Pour avancer ou reculer la vanne, on injecte un fluide, par exemple de l'air pour un système pneumatique, dans l'une ou l'autre des connexions en fonction de la direction de mouvement souhaitée pour appliquer une pression sur la face côté ouverture 40 ou la face côté fermeture 42 du piston 38. Dans les exemples illustrés dans les Figs 2a à 3a, la pression est différentielle dans la mesure où la surface de la face côté fermeture 42 est inférieure à la surface de la face côté ouverture 40 du piston 38, l'avantage étant de pouvoir réguler la pression différentielle plus finement, notamment pour mieux contrôler la fermeture de la vanne et augmenter la stabilité de positionnement de la vanne coulissante. La pression différentielle permet notamment de compenser la pression sur la tête de vanne 44, 44' lors de l'évacuation de gaz. En fonction des paramètres de fonctionnement du dispositif, si une pression différentielle n'est pas souhaitée, on peut réaliser une variante non différentielle telle qu'illustré dans la Fig. 3b où la surface d'appui des côtés ouverture et fermeture du piston 38 est équivalente ou essentiellement équivalente. La chambre de pilotage 21 a est séparée de la chambre d'aspiration par une paroi 48 montée dans la deuxième partie de corps 30, un axe 50 de la deuxième partie de vanne coulissante traversant un passage dans la paroi 48 pour interconnecter le piston 38 à la première partie 34 de la vanne coulissante 20. Le jeu entre le passage et l'axe est très faible afin de limiter ou éliminer une perte de charge entre le côté fermeture de la chambre de pilotage 21 a et la chambre d'aspiration 21 b.
L'axe 50 de la deuxième partie de vanne coulissante est logé dans un trou ou une fourchette correspondant à l'arrière de la première partie de vanne, le membre de fixation dans les formes d'exécution des figures 2a-2d étant sous forme d'une goupille 36 traversant un alésage dans la première partie et dans la deuxième partie de vanne. Pour insérer la goupille 36 dans l'alésage des deux parties de vanne coulissante, le corps peut comprendre des ouvertures 52 de part et d'autre configurées avec une longueur axiale A1 pour permettre le déplacement axial de la goupille 36 d'une position ouverte à une position fermée de la vanne. Les ouvertures 52 peuvent être fermées par des vis à fond plat montées dans des trous de vis dans le corps de part et d'autre de la goupille et laissant un léger jeu avec les extrémités de la goupille pour permettre son déplacement. Afin d'enlever la première partie de vanne, on enlève les deux vis de part et d'autre et on pousse la goupille 36 d'un côté pour qu'elle sorte de l'autre côté pour ensuite simplement retirer axialement la première partie de vanne. La première partie de vanne peut donc être séparée très aisément et très rapidement, la goupille assurant néanmoins une connexion très robuste et rigide entre les première et deuxième parties de vanne.
La première partie 28 du corps 18 peut être séparée de la deuxième partie 30 en desserrant des vis 56 et en enlevant la goupille 36 telle que décrite précédemment, la séparation pour enlever le manchon 32 étant donc également très simple et rapide. Dans une variante, le corps n'a pas d'ouverture de part et d'autre de la vanne coulissante, la goupille étant ainsi retenue par le siège de la vanne, ou par un joint torique placé dans une rainure faite dans la vanne à la position de la goupille.
Dans une autre forme d'exécution, illustrée dans les Figs 3a et 3b, les première et deuxième parties de vanne coulissante sont fixées ensemble au moyen d'une vis 36' s'étendant axialement de l'arrière de la vanne coulissante. Si un accès par l'arrière est difficile ou n'est pas souhaité, il est également possible d'avoir une vis centrale qui est insérée depuis le côté de la tête de vanne 44 s'engageant un filetage dans la deuxième partie 35 de la vanne coulissante.

Claims

Revendications
1 . Dispositif de vanne d'aspiration pour machine de coulée sous pression comprenant un moule (12) avec au moins deux parties de moule (12a, 12b) séparables, le dispositif de vanne d'aspiration comprenant un corps (18) avec une chambre de vanne (21 ) comprenant une chambre d'aspiration (21 b) et un chambre de pilotage (21 a), une vanne coulissante (20) montée dans la chambre de vanne, la vanne coulissante comprenant une première partie (34) avec une tête de vanne (44, 44') coopérant avec un siège de vanne (22, 22') sur le corps pour l'ouverture et la fermeture de la vanne, et une deuxième partie (35) comprenant un piston (38) monté dans la chambre de pilotage (21 a), la chambre de pilotage étant connectée à des connexions de commande fluidiques (26a, 26b) pour exercer une pression sur le piston (38) pour commander l'ouverture et la fermeture de la vanne, la deuxième partie de vanne et la première partie de vanne étant alignées sur un même axe (A) dans la direction de déplacement de la vanne coulissante, les première et deuxième parties de la vanne coulissante étant séparables, le dispositif de vanne d'aspiration étant configuré pour être disposé sur l'une desdites parties (12a) du moule et orienté de sorte à ce que ledit axe (A) de la vanne coulissante (20) soit transversale a un plan (P) de séparation desdites parties de moule, la première partie de vanne étant séparable du dispositif du côté dudit plan de séparation (P).
2. Dispositif de vanne selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les première et deuxième parties de la vanne coulissante sont fixées ensemble par un membre de fixation démontable (36, 36').
3. Dispositif de vanne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le membre de fixation démontable comprend une goupille (36) ou une clavette insérée transversalement dans un orifice traversant les première et deuxième parties de la vanne coulissante.
4. Dispositif de vanne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le corps comprend des ouvertures de part et d'autre de la vanne coulissante configurées pour permettre le déplacement axial de la goupille lors de l'ouverture respective de la fermeture de la vanne.
5. Dispositif de vanne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les ouvertures dans le corps sont fermées par des vis montées dans des trous filetés dans le corps configurés pour disposer l'extrémité des vis à un léger jeu des extrémités de la goupille pour permettre le glissement de la goupille.
6. Dispositif de vanne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le membre de fixation comprend une vis dans la vanne coulissante traversant l'une des parties et engageant l'autre partie avec un filetage.
7. Dispositif de vanne selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les première et deuxième parties de la vanne coulissante sont fixées ensemble en étant vissées l'une à l'autre au moyen d'un filetage mâle sur une desdites parties engagé dans un filetage femelle dans l'autre desdites parties.
8. Dispositif de vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon (32) monté dans la chambre (21 ) du corps (18) définissant une surface de guidage et de glissement de la vanne coulissante, ainsi que le siège de vanne (22, 22'), le manchon étant monté de manière démontable au corps.
9. Dispositif de vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (18) comprend une première partie (28) et une deuxième partie (30), la première partie étant montée de manière démontable à la deuxième partie, la première partie comprenant une connexion (24) pour connexion à un système de génération de vide (6), et la deuxième partie comprenant la chambre de pilotage (21 a).
10. Dispositif de vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (38) a une face d'ouverture (40) avec une surface plus grande qu'une face de fermeture (42) de l'autre côté du piston, configurée pour appliquer une pression différentielle sur le piston compensant au moins en partie une pression sur la tête de vanne (44) lors de l'évacuation de gaz.
1 1 . Dispositif de vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête de vanne (44') a une surface conique complémentaire à une surface conique du siège de vanne (22').
12. Dispositif de vanne selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la tête de vanne a une surface cylindrique complémentaire à une surface cylindrique dans le siège de vanne (22).
13. Système de coulée sous pression comprenant une machine de coulée sous pression avec un dispositif de vanne selon l'une des revendications précédentes, et un système de génération de vide (6) comprenant un réservoir de vide (14) plus grand qu'un volume de gaz à aspirer d'un moule (1 1 ) monté sur la machine.
14. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de génération de vide comprend au moins une vanne principale (16) pour commander l'ouverture et la fermeture de la connexion entre le réservoir et le dispositif de vanne.
15. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de génération de vide comprend une pluralité de vannes principales entre le réservoir de vide et le dispositif de vanne, les vannes principales pouvant être commandées indépendamment pour une ouverture ou fermeture différée afin de contrôler le débit d'aspiration.
16. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il y a une petite vanne (16a) et une grande vanne (16b) qui permettent de modifier le débit d'aspiration en fonction de l'ouverture de la petite vanne ou de la grande vanne, ou des deux simultanément.
17. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la grande vanne a un diamètre supérieur à 2,5cm et la petite vanne à un diamètre inférieur à 1 ,6cm et supérieur à 0,5cm.
18. Système selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que le système de génération de vide comprend au moins une vanne (17) connectée à la pression atmosphérique afin de diminuer le débit de l'aspiration lors d'une première phase d'injection.
19. Procédé de coulée sous pression d'un métal liquide disposé dans un réservoir (8) connecté par une sortie (9) à une cavité de forme (1 1 ) d'un moule
(12), comprenant une première étape d'aspiration de gaz du moule à un premier débit et simultanément une réduction du volume dans une chambre (5) du réservoir (8), et subséquente à la première étape au moins une deuxième étape d'aspiration de gaz à un deuxième débit plus grand que le premier débit, la variation du débit d'aspiration étant contrôlée au moins en partie par le degré d'ouverture de la vanne du dispositif de vanne selon l'une des revendications 1 à 12.
20. Procédé de coulée sous pression d'un métal liquide disposé dans un réservoir (8) connecté par une sortie (9) à une cavité de forme (1 1 ) d'un moule
(12), comprenant une première étape d'aspiration de gaz du moule à un premier débit et simultanément une réduction du volume dans une chambre (5) du réservoir (8), et subséquente à la première étape au moins une deuxième étape d'aspiration de gaz à un deuxième débit plus grande que le premier débit, la variation du débit d'aspiration étant contrôlée au moins en partie par une pluralité de vannes principales (16a, 16b, 16c, 17) d'un système de génération de vide (6) comprenant un réservoir de vide (14) connecté audit moule, la pluralité de vannes principales étant disposées entre le réservoir de vide et le dispositif de vanne et pouvant être commandées indépendamment pour une ouverture ou fermeture différée afin de contrôler le débit d'aspiration.
21 . Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que la pluralité de vannes principales comprend une petite vanne (16a, 17) et une grande vanne (16b), la première étape d'aspiration comprenant l'ouverture de la petite vanne uniquement et la deuxième étape d'aspiration l'ouverture de la grande vanne, ou des deux simultanément.
22. Procédé selon l'une des trois revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins deuxième étape d'aspiration est commencé lorsque le métal liquide à couler n'est pas encore entré dans la cavité du moule.
23. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une troisième étape d'aspiration de gaz à une troisième vitesse plus grande que la deuxième vitesse, la troisième étape étant commencée lorsque le volume non-rempli de métal liquide dans la chambre du réservoir est très réduit ou lorsque le liquide commence à être injecté dans la cavité du moule.
24. Procédé selon l'une des cinq revendications précédentes caractérisé en ce que une ou plusieurs sections d'aspiration d'un ou plusieurs canaux de sortie (15) reliant la cavité (1 1 ) du moule avec le dispositif de vanne (4) sont configurées pour créer une perte de charge au débit de gaz en fonction du volume de gaz à aspirer afin de pouvoir employer le dispositif de vanne pour une pluralité de volumes de liquides avec des volumes pouvant varier sur au moins un ordre de grandeur.
25. Procédé selon l'une des six revendications précédentes, caractérisé en ce que la première vitesse est conditionnée au moins partiellement par une petite vanne (17) connectée à la pression atmosphérique et qui permet de diminuer le débit de l'aspiration.
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